Законы Ньютона. Силы в природе

1. Законы Ньютона.

Силы в природе.

2. Сэр Исаак Ньютон

Сэр Исаа́к Нью́тон
—английский физик,
математик, механик и астроном, один
из создателей классической физики.
Автор фундаментального труда
«Математические начала натуральной
философии», в котором он
изложил закон всемирного
тяготения и три закона механики,
ставшие основой классической
механики.
Разработал дифференциальное и
интегральное исчисления,
теорию цвета и многие другие
математические и физические теории

3.

4.

Масса тела – это физическая величина, скаляр
количественно характеризующий инертные
и гравитационные свойства тела.
m [кг].
Способы определения массы:
взвешивание
взаимодействие
Сила - физическая величина, характеризующая
действие одного тела на другое.
F [H]
Если на тело действует
несколько сил, то
результирующая сила равна
векторной сумме всех сил.
есть направление
есть точка приложения
есть модуль

5.

6. В чем причина движения?

Аристотель – движение возможно только
под действием силы; при отсутствии сил
тело будет покоится.
Галилей – тело может сохранять движение
и в отсутствии сил. Сила необходима для
того чтобы уравновесить другие силы,
например, силу трения.
Ньютон
–
сформулировал
законы
движения.

7. Виды СО

Инерциальные – системы отсчета, в которых тело
отсчета покоится или движется равномерно и
прямолинейно (выполняется закон инерции).
Неинерциальные –система движется неравномерно
или криволинейно (закон не выполняется).
Как найти ИСО? Если из опыта известна хотя бы
одна ИСО, то все остальные системы, двигающиеся
равномерно и прямолинейно или покоящиеся
относительно данной, будут так же инерциальные.

8.

Законы Ньютона
I закон
Существуют такие
системы отсчета,
относительно
которых тело
движется
равномерно и
прямолинейно, если
на него не действуют
другие тела, или
действия других тел
компенсируются.
II закон
Ускорение тела прямо
пропорционально
действующей силе и
обратно
пропорционально его
массе: a=F/m
Особенности:
- справедлив только в
ИСО;
- F – причина, а –
следствие;
- F определяет а, но не
наоборот;
- а↑↑F, но не с υ.
III закон
Два тела взаимодействуют
друг с другом силами,
направленными по одной
прямой в противоположные
стороны, но равными по
величине (модулю).
Особенности:
- F возникают парами;
- при взаимодействии;
- силы одной природы;
- не уравновешиваются, т.к.
приложены к разным телам.

9. ЗВТ (закон Всемирного тяготения )

- тела притягиваются друг к другу с силой, модуль которой
пропорционален произведению их масс и обратно
пропорционален квадрату расстояния между ними:
G=6,67*10-11[Н*м2/кг2] – гравитационная
постоянная.
Границы применения ЗВТ:
- справедлив для материальных точек (корабли
на большом расстоянии друг от друга в море);
- для материальной точки и сферического
тела (спутники, вращающиеся по орбите
Земли);
- для двух тел сферической формы (планеты,
Земля и Луна, Земля и Солнце);
- не применим!: для тела сферической
формы и тела другой формы (шарик, лежащий
на столе)

10. Силы в природе:

Все силы можно разделить на два основных типа: силы, действующие при
непосредственном соприкосновении, и силы, которые действуют
независимо от того, соприкасаются тела или нет, т. е. силы, которые
могут действовать на расстоянии.
Типы сил:
Гравитационные
(СВТ, сила тяжести)
действуют между всеми телами
Электромагнитные
(сила упругости, сила трения, вес тела…)
действуют между частицами, имеющими электрические заряды
Ядерные
действуют внутри атомных ядер
Сильное и слабое взаимодействие
вызывают взаимное превращение элементарных частиц

11. I. Сила тяжести (частный случай СВТ) - сила притяжения к Земле.

1.
2.
3.
4.
5.
6.
гравитационный тип
взаимодействия.
действует со стороны Земли на
данное тело;
точка приложения – центр тела;
направлена вертикально вниз, к
центру Земли, всегда!
возникает, когда тело находится
вблизи поверхности Земли.

12. II. Сила упругости – это сила, восстанавливающая состояние, которое было до деформации.

1.
k – коэффициент жёсткости
Δl = l - l 0 - удлинение
2. электромагнитный тип
взаимодействия;
3. действует со стороны
деформированного тела на данное;
4. точка приложения – соприкосновение
двух тел (опоры и тела, подвеса и
тела);
5. направлена ┴ поверхности, в сторону
противоположную смещению
частиц;
6. возникает при деформации
одновременно у двух тел.

13. III. Вес тела – это сила упругости с которой тело, вследствие его притяжения к Земле, действует на опору или подвес.

Вес тела равен силе реакции опоры
(силе натяжения нити):
P=N или P=T всегда!
2. Если опора или подвес неподвижны, то
вес тела равен силе тяжести, но только
по модулю: P=mg.
3. Если тело вместе с опорой движется с
ускорением и а↑↑g, то его вес
уменьшается: P=m(g-a) [движение вниз]
1.
-
Если g=a, то тело испытывает невесомость;
Если g<a, то тело испытывает перегрузку
растяжения: n=g/(g-a).
4. Если тело вместе с опорой движется с
ускорением и а↑↓g, то его вес больше
веса покоящегося тела: [движение вверх]
- Если g<a, то тело испытывает перегрузку
сжатия.

14. IV. Сила трения (покоя, скольжения, качения) – это сила взаимодействия между соприкасающимися поверхностями

1.
Fтр. пок>Fтр. скол>Fтр. кач.
2. электромагнитный тип взаимодействия;
3. действует со стороны опоры на тело;
4. точка приложения – соприкосновение
двух тел;
5. всегда направлена вдоль поверхности
соприкосновения в сторону,
противоположную движению или
предполагаемому движению;
6. возникает при непосредственном
соприкосновении тел, проявляется при
попытке изменить скорость тела;

15. Задача: Тело, движущееся под действием постоянной силы, прошло в первую секунду путь 25 см. Определите величину силы, если

масса тела 500 г.
Дано:
S = 0, 25 м
t=1c
v0 = 0 м/с
m = 0,5 кг
Найти:
F-?
Решение:
Тело движется равноускоренно под
действием постоянной силы из
состояния покоя.

16. Задача: Мальчик массой 45 кг качается на качелях, длина которых 3м. Найдите силу давления на качели при прохождении нижней

точки, если скорость в этот момент равна 2м/с.

17. Домашнее задание:

1. На рисунке представлен график
зависимости модуля силы упругости
Fупр от удлинения ∆l пружины.
Определите жёсткость этой пружины.
2. Вверх по наклонной плоскости с углом наклона α=300
движется тело массой 20кг под действием постоянной силы
80Н, направленной вверх вдоль плоскости. Определите
ускорение этого тела, если коэффициент трения тела о
плоскость µ=0,1
3. Определите силу гравитационного притяжения между двумя
протонами, находящимися на расстоянии 5нм друг от друга.
Массу протона возьмите из справочника.